Estradiol, estron i estriol przez dekady były błędnie nazywany hormonami kobiecymi, a testosteron był uznawany za domenę mężczyzn. Jaki wpływ mają estrogeny na mięśnie? Czy ich stężenie zmienia się z wiekiem?
Naukowcy wykazali, iż u kobiet stężenie DHEA, DHEAS, testosteronu i androstenedionu spada wraz z wiekiem. Dlatego, wraz z postępem czasu, u kobiet spada beztłuszczowa masa ciała, zmniejsza się maksymalna siła prostowania ramienia (triceps), spada maksymalna siła ścisku (chwytu), zmniejsza się gęstość mineralna kości. Wykazano również, iż beztłuszczowa masa ciała, maksymalna siła prostowania ramienia, gęstość mineralna kręgosłupa i w obszarze szyjki kości udowej są u kobiet bezpośrednio skorelowane z ilością wolnego testosteronu.
Estrogeny a siła
Grafika: mechanizm w jaki estrogeny mogą wpływać na siłę.
Brittany C. Collins i wsp. wykazali, iż wyłączenie receptora estrogenowego typu alfa, u myszy Erα, początkowo wydawało się nie mieć znaczenia. Jednak sytuacja zmieniła się diametralnie po 26. tygodniu życia – myszy z usuniętym receptorem zaczęły nieproporcjonalnie przybierać na wadze. Ponadto te myszy charakteryzowały się mniejszą siłą i wykazywały upośledzenie funkcji skurczowych mięśni. Izolowane mięśnie prostowników palców długich od myszy skmERαKO, wytwarzały 16% mniej ekscentrycznej i 16–26% mniej submaksymalnej i maksymalnej siły izometrycznej. Z kolei mięsień płaszczkowaty o wiele szybciej się męczył. Na dodatek mięśnie odpowiedzialne za zgięcie grzbietowe i podeszwowe miały odpowiednio o 16 i 12% niższe momenty siły, w porównaniu do zwykłych myszy. Mięśnie odpowiedzialne za zgięcie podeszwowe były o 21-32% słabsze, jeśli chodzi o moc, szczytowy moment siły koncentrycznej i submaksymalną siłę izometryczną.
Inne hormony a praca mięśni
Schneider BS i wsp. też dokonali bardzo ciekawego eksperymentu. Celem było zbadanie efektów działania estradiolu i progesteronu na czas zmęczenia mięśni. Myszom podawano: 0,05 mg-placebo, 0,05 mg-17-beta estradiolu (OE), 15 mg-progesteronu (OP) lub peletki z estradiolem i progesteronem (OEP). CP najciekawsze, progesteron wydłużył pracę do odmowy o 30 do 41%, w porównaniu do myszy, które nie przeszły operacji oraz tych, którym podawano estradiol lub estradiol z progesteronem.
Wniosek: estradiol wpływa negatywnie na zwiększanie wytrzymałości przez progesteron. Dodatkowo, grupa która otrzymała sam progesteron, odnotowała zachowanie % największego momentu siły izometrycznej.
Estrogeny, progesteron, testosteron, a hipertrofia
Smith GI i wsp. wykazali, iż różne hormony mają odmienny wpływ na hipertrofię. Kobietom po menopauzie (co będzie miało duże znaczenie) podawano sam testosteron lub sam estradiol lub sam progesteron.
Testosteron: żel 1,25 g dziennie (Androgel 1%; Abbvie Inc) przez 21 dni. Zakładając, że współczynnik absorpcji wynosi 10%, oczekiwano że ten schemat dostarczy około 1.25 mg testosteronu dziennie i zwiększy stężenie T. w osoczu około 7-krotnie. W rzeczywistości w 1.25 g żelu znajduje się 12.5 mg testosteronu (12500 μg). Biorąc pod uwagę 10% przyswajalność, do ustroju trafia 1.25 mg testosteronu. Dla porównania, mężczyzna tygodniowo „wytwarza” ~50 mg , panie dostawały ~8.75 mg tygodniowo. Ten wzrost stężenia jest porównywalny ze stężeniem zwykle występującym u kobiet z hiperandrogenemią spowodowaną zespołem policystycznych jajników.
Estradiol: podawano 14 dni, stosując plastry zaprojektowane w celu dostarczenia 0,1 mg estradiolu dziennie (Mylan Pharmaceuticals Inc), a następnie 14-dniowy okres bez leczenia. 14-dniowy okres leczenia powtórzono jeszcze dwa razy, z 14-dniowym okresem bez leczenia pomiędzy nimi.
Progesteron: stosowano mikronizowany progesteron (100 mg dziennie) (Endometrin; Ferring Pharmaceuticals Inc) przez 14 dni, a następnie przez 14 dni bez leczenia. 14-dniowy okres leczenia powtórzono jeszcze dwa razy, z 14-dniowym okresem bez leczenia pomiędzy nimi.
Wyniki
Grafika: tempo syntezy białek (Fractional Synthesis Rate –FSR).
Wnioski?
Testosteron i progesteron mają wpływ na syntezę białek mięśniowych u kobiet (po menopauzie), estradiol nie. Progesteron najprawdopodobniej ma wpływ na aktywację komórek satelitarnych. Z innych badań wiemy, iż estradiol działa hamująco na rozpad tkanki mięśniowej, ale tylko u kobiet we wczesnej menopauzie -nie wykazuje już takiego oddziaływania później. To może być odpowiedź na pytanie, dlaczego estradiol nie miał już takiego wpływu na syntezę białek mięśniowych, pośrednio na hipertrofię mięśniową, u pań po menopauzie.
Czyli estrogeny są nieważne dla wzrostu mięśni?
No właśnie, proszę nie wyciągać tego rodzaju wniosków na podstawie szczątkowych informacji. U młodych kobiet i u mężczyzn sytuacja wygląda inaczej. Utrzymanie masy mięśniowej w dużej mierze zależy od równowagi między syntezą (anabolizmem) i rozpadem białka mięśniowego (procesami katabolicznymi). Gwałtowny spadek masy mięśniowej po menopauzie oznacza zatem, że u takich kobiet przeważają procesy kataboliczne albo że organizm syntetyzuje inne rodzaje białek, niekoniecznie miofibrylarne.
Co ważne, nie zaobserwowano znaczącej różnicy płci w odpowiedzi na trening i odżywianie dorosłych w średnim wieku, kobiety po menopauzie wykazują jednak zmniejszoną wrażliwość na bodźce anaboliczne, w porównaniu z mężczyznami w tym samym wieku (Bamman i in., 2003). Sugeruje to, że chroniczny spadek stężenia estrogenów osłabia odpowiedź na bodźce anaboliczne (Hansen i Kjaer, 2014).
W jednym z badań, gdy stężenia estrogenu zostały sztucznie zwiększone, tak aby przypominały stężenia przed menopauzą, odpowiedź na bodźce anaboliczne została znormalizowana (Hansen i in., 2012). Synteza białka miofibrylarnego u kobiet przyjmujących ERT (estrogenowa terapia zastępcza) jest również zwiększona w odpowiedzi na ćwiczenia oporowe (Dieli-Conwright i in., 2009; Pöllänen i in., 2010), a odpowiedź jest nieobecna u kobiet po menopauzie, które nie przyjmują ERT (Pöllänen i in., 2010). Badania te podkreślają znaczenie estrogenu w określaniu wrażliwości mięśni na sygnalizację anaboliczną. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby zrozumieć, czy miesięczne zmiany estrogenu mają taki sam wpływ na sygnalizację anaboliczną, jak obserwowane przy przewlekłej utracie estrogenu.
Testosteron, a hipertrofia i siła
Wbrew obiegowym, błędnym opiniom powielanym nawet w opracowaniach naukowych, u mężczyzny stężenie testosteronu całkowitego spada wraz z wiekiem, ale nie w sposób drastyczny – często ta zmiana jest nieistotna. Kolosalnie zmienia się natomiast ilość hormonu wzrostu, IGF-1, tolerancja insuliny, glikemia, praca tarczycy czy ilość testosteronu wolnego. Na dodatek z wiekiem mięśnie pogarszają swoją jakość, tracone są włókna szybkie, odpowiadające za moc, siłę i szybkość. Dlatego w sprincie, podnoszeniu ciężarów, boksie czy zapasach odnosi się sukcesy w ściśle określonym „oknie”. Prawdopodobnie z wiekiem zachodzą również zmiany, jeśli chodzi procesy transkrypcyjne i przyłączanie steroidów do stosownych receptorów.
Ogólnie, wg badań, wydaje się, iż testosteron jest swego rodzaju prohormonem. U mężczyzn kluczowe znaczenie dla hipertrofii mają raczej estradiol, DHT, insulina, lokalne czynniki wzrostowe.
Podsumowanie
Estradiol ma duże znaczenie dla wzrostu mięśni u mężczyzn (poprzez wpływ na uwrażliwienie na czynniki wzrostowe i stężenie IGF-1), teoretycznie mniejsze u kobiet, jednak nie jest to pewne, gdyż oddziałuje on poprzez różne inne mechanizmy i szlaki sygnałowe. Ponadto, inaczej na estrogeny reagują kobiety młode, a inaczej w starszym wieku (np. po menopauzie). Identyczne zjawisko dotyczy podawania testosteronu mężczyznom do 35. i po 55. roku życia. Odnotowuje się nasiloną aromatyzację (powstawanie estrogenów), o wiele silniejszą, niż u młodych. Tak samo u starszych drastycznie większa jest ilość skutków ubocznych podawania ponadfizjologicznych dawek testosteronu. Najgorsze skutki testosteron przynosi mężczyznom w wieku 60-75 lat. Wzrost poziomu hematokrytu u mężczyzn poniżej 35 lat nie był spektakularny. Żaden z nich nie osiągnął poziomu 54%. Z kolei aż 83% starszych mężczyzn w grupie 25 mg testosteronu, 58% w grupie 50 mg, 75% w grupie 125 mg, 85% w grupie 300 mg oraz 83% w grupie 600 mg, osiągnęło szczytowy poziom hematokrytu w 12. tygodniu.
Ogólnie, warto dbać o to, by estradiol był w odpowiednim stężeniu u mężczyzny, gdyż obok mięśni ma wpływ na układ sercowo-naczyniowy, kości, stawy a nawet seks. Gdy mężczyźni mający niskie stężenie testosteronu byli leczeni letrozolem, silnym inhibitorem aromatazy, libido było zmniejszone, co sugeruje, że całkowite wyeliminowanie estradiolu i zbytnie obniżenie stosunku T / E niekorzystnie wpływa na pożądanie seksualne u mężczyzny. Paradoksalnie, podawanie czystego estradiolu hamuje ilość wolnego IGF-1 u mężczyzn, z kolei testosteron nasila stężenia wolnego IGF-1 w ustroju. Dlatego wydaje się korzystne zapewnienie odpowiedniego stężenia hormonu wzrostu oraz jego efektora IGF-1. Można to osiągnąć stosując np. intermittent fasting (okresowy post, np. 16 h postu + 8 h okna żywieniowego) lub inne, specyficzne diety, ograniczając lub wykluczając spożycie etanolu itd.
Zarówno progesteron, jak i testosteron mogą mieć działanie anaboliczne zarówno u kobiet, jak i u mężczyzn. Jednak z nadmierną podażą ww. substancji wiąże się niebagatelne ryzyko skutków ubocznych.
Estrogeny wydają się odgrywać dużą pośrednią rolę w regulacji siły i masy mięśniowej u mężczyzn, u kobiet zaczyna być to widoczne po menopauzie.
Referencje:
Nanba AT „11-Oxygenated C19 Steroids Do Not Decline With Age in Women.”
van Geel TA1, Geusens PP, Winkens B, Sels JP, Dinant GJ. „Measures of bioavailable serum testosterone and estradiol and their relationships with muscle mass, muscle strength and bone mineral density in postmenopausal women: a cross-sectional study.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19174532
Gordon I. Smith, Jun Yoshino, Dominic N. Reeds, David Bradley, Rachel E. Burrows, Henry D. Heisey, Anna C. Moseley, and Bettina Mittendorfer „Testosterone and Progesterone, But Not Estradiol, Stimulate Muscle Protein Synthesis in Postmenopausal Women” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3879672/
Park YM „Acute estradiol treatment reduces skeletal muscle protein breakdown markers in early- but not late-postmenopausal women.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30928279
Nkechinyere Chidi-Ogbolu „Effect of Estrogen on Musculoskeletal Performance and Injury Risk” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6341375/
Dawn A. Lowe „Mechanisms behind Estrogens’ Beneficial Effect on Muscle Strength in Females” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2873087/
Bhasin S, Woodhouse L, Casaburi R, Singh AB, Mac RP, Lee M, Yarasheski KE, Sinha-Hikim I, Dzekov C, Dzekov J, Magliano L, Storer TW 2005 Older men are as responsive as young men to the anabolic effects of graded doses of testosterone on the skeletal muscle. J Clin Endocrinol Metab 90:678–688
Bhasin S, Woodhouse L, Casaburi R, Singh AB, Bhasin D, Berman N, Chen X, Yarasheski KE, Magliano L, Dzekov C, Dzekov J, Bross R, Phillips J, Sinha-Hikim I, Shen R, Storer TW 2001 Testosterone dose-response relation-ships in healthy young men. Am J Physiol Endocrinol Metab 281:E1172–E1181
Johannes D. Veldhuis “Testosterone and Estradiol Regulate Free IGF-I, IGFBP-1 and Dimeric IGF-I/IGFBP-1 Concentrations” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1289262/
